DE102007058059B4

DE102007058059B4 - Oil separator arrangement and cylinder head cover for an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102007058059B4
Application number: DE102007058059.4A
Authority: DE
Inventors: Manfred Brand; Artur Knaus; Mathias Reibe
Original assignee: Dichtungstechnik G Bruss GmbH and Co KG
Current assignee: Bruss Sealing Systems GmbH
Priority date: 2007-01-26
Filing date: 2007-11-30
Publication date: 2015-06-11
Anticipated expiration: 2027-12-01
Also published as: US20080179230A1; JP2008248879A; US7842115B2; DE102007058059A1

Abstract

Ölabscheideranordnung für einen Verbrennungsmotor, umfassend einen ungesteuerten Wirbelkammer-Ölabscheider (11) mit einer sich in einer Längsrichtung (21) erstreckenden Wirbelkammer (13), die eine sich in der Längsrichtung (21) erstreckende Wand, einen zu der Wand (14) tangential angeordneten Gaseinlass (18) zum tangentialen Einblasen von Blow-by-Gas in die Wirbelkammer (13), so dass in der Wirbelkammer (13) mindestens eine entlang der Wand (14) in der Längsrichtung (21) schraubenförmig rotierende Gaswirbelströmung (20) erzeugt wird, und eine Gasauslassöffnung (25) aufweist, wobei zu dem Wirbelkammer-Ölabscheider (11) mindestens ein weiterer Ölabscheider (42) mit einer Abscheidekammer (43) parallel geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Abscheidekammer (43) des weiteren Ölabscheiders (42) eine eingangsseitige, nach innen öffnende und vom anliegenden Blow-by-Gas selbsttätig gesteuerte Federzunge (41) und eine in Strömungsrichtung dahinter angeordnete Prallwand (48) angeordnet sind.An oil separator assembly for an internal combustion engine, comprising an uncontrolled swirl chamber oil separator (11) having a swirl chamber (13) extending in a longitudinal direction (21) and having a wall extending longitudinally (21) tangentially to the wall (14) Gas inlet (18) for tangentially blowing blow-by gas into the vortex chamber (13), so that in the vortex chamber (13) at least one along the wall (14) in the longitudinal direction (21) helically rotating gas vortex flow (20) is generated , and a gas outlet opening (25), wherein to the swirl chamber oil separator (11) at least one further oil separator (42) with a separation chamber (43) is connected in parallel, characterized in that in the deposition chamber (43) of the further oil separator (42 ) An input side, inwardly opening and automatically controlled by the adjacent blow-by gas spring tongue (41) and arranged in the flow direction behind baffle d (48) are arranged.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ölabscheideranordnung für einen Verbrennungsmotor nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to an oil separator assembly for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.

Die Parallelschaltung von Ölabscheidern und Regelung der Teilvolumenströme in Abhängigkeit der Größe des Gesamtvolumenstroms ist aus DE 199 18 311 A1 bekannt.The parallel connection of oil separators and control of the partial volume flows depending on the size of the total volume flow is off DE 199 18 311 A1 known.

DE 10 2005 003 149 A1 offenbart eine Mehrzahl parallel geschalteter Ölabscheider mit jeweils einem zugeordneten Schließmittel. Die Schließmittel werden in Abhängigkeit des mit einem Sensor ermittelten gesamten einströmenden Gasvolumens einzeln angesteuert. DE 10 2005 003 149 A1 discloses a plurality of parallel connected oil separators, each with an associated closing means. The closing means are individually controlled as a function of the total inflowing gas volume determined with a sensor.

DE 10 2004 019 154 A1 offenbart eine Ölabscheidevorrichtung mit zwei parallel geschalteten gleichartigen Zyklonabscheidern, die mittels eines Schaltelements abhängig vom Gas-Volumenstrom einzeln zu- oder abschaltbar sein können. DE 10 2004 019 154 A1 discloses an oil separator with two parallel connected cyclone separator, which can be switched on or off individually by means of a switching element depending on the gas flow rate.

Aus der DE 10 2004 006 082 A1 ist eine Zylinderkopfhaube mit vier parallel geschalteten Zyklonen bekannt, wobei drei Zyklone jeweils eine die Gasauslassöffnung des Tauchrohrs abdeckende, unter jeweils unterschiedlicher Vorspannung stehende, einseitig eingespannte Blattfeder aufweisen, die in Abhängigkeit des Gasdrucks durch Öffnen bzw. Schließen eines Öffnungsspalts den entsprechenden Zyklon selbsttätig zu- bzw. abschaltet.From the DE 10 2004 006 082 A1 a cylinder head cover with four parallel-connected cyclones is known, wherein three cyclones each have a gas outlet of the dip tube covering, each under different bias voltage, cantilevered leaf spring having the corresponding cyclone depending on the gas pressure by opening or closing an opening gap automatically or shuts off.

DE 102 05 981 A1 offenbart einen Ölabscheider mit einer Mehrzahl gleichartiger, parallel geschalteter Zyklonabscheider, deren Einlassöffnungen mittels eines gemeinsamen Schiebers steuerbar sind, so dass in verschiedenen Schieberstellungen eine unterschiedliche Anzahl von Zyklon-Einlassöffnungen geöffnet sind. DE 102 05 981 A1 discloses an oil separator having a plurality of similar cyclone separators connected in parallel, the inlet openings of which are controllable by means of a common slide, so that in different slide positions a different number of cyclone inlet openings are opened.

EP 1 614 871 A2 offenbart eine Ölabscheidevorrichtung mit einer Mehrzahl parallel geschalteter Zyklonabscheider, deren Einlassöffnungen mittels einer gemeinsamen, einseitig eingespannten Blattfeder in Abhängigkeit des Blow-by-Gasdrucks unterschiedlich weit geöffnet werden. EP 1 614 871 A2 discloses an oil separation device having a plurality of parallel connected cyclone separator whose inlet openings are opened by means of a common, cantilevered leaf spring depending on the blow-by gas pressure to different degrees.

In den vorgenannten Dokumenten verursachen die erforderlichen Steuerelemente für die Ölabscheider zusätzlichen Herstellungsaufwand.In the aforementioned documents, the necessary controls for the oil separators cause additional manufacturing effort.

DE 103 20 215 B4 offenbart eine Ölabscheidevorrichtung mit einer Mehrzahl gleichartiger, parallel geschalteter Ölabscheider, wobei jeder Ölabscheider eine freikragend eingespannte, einseitig eingespannte Blattfeder, die eine Gaseinlassöffnung abhängig vom Druck des anliegenden Blow-by-Gases selbsttätig öffnet, und eine nachfolgend angeordnete Prallwand aufweist. DE 103 20 215 B4 discloses an oil separation device having a plurality of similar, parallel-connected oil separator, each oil separator having a cantilevered, cantilevered leaf spring which automatically opens a gas inlet opening depending on the pressure of the applied blow-by gas, and a subsequently arranged baffle wall.

DE 10 2004 016 742 B3 offenbart einen Ölabscheider mit einer einlassseitigen, einseitig eingespannten Blattfeder und einem nachfolgenden Diffusor. Ölteilchen werden trägheitsbedingt aufgrund der Umlenkung des Gases an der die Spitze der Federzunge umgebenden Wandung abgeschieden. DE 10 2004 016 742 B3 discloses an oil separator having an inlet side cantilevered leaf spring and a subsequent diffuser. Oil particles are due to inertia due to the deflection of the gas deposited at the surrounding the tip of the spring tongue wall.

DE 10 2004 061 938 B3 offenbart ein Ölabscheidesystem mit einem als Federplattenventil ausgebildeten Ölabscheider, einem dem Ölabscheider vorgeschalteten Druckregelventil und einer Bypass-Leitung zur Überbrückung der Anordnung aus Druckregelventil und Ölabscheider bei unzulässig hohem Druck im Kurbelgehäuse. DE 10 2004 061 938 B3 discloses an oil separation system with an oil separator designed as a spring plate valve, a pressure regulating valve upstream of the oil separator and a bypass line for bridging the arrangement of the pressure regulating valve and the oil separator at an impermissibly high pressure in the crankcase.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Ölabscheideranordnung bereitzustellen, die eine effektive Ölabscheidung über einen großen Volumenstrombereich mit einfachen Mitteln und in kompakter Bauweise erreicht.The object of the present invention is to provide an oil separator arrangement which achieves effective oil separation over a large volume flow range with simple means and in a compact design.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Mitteln von Anspruch 1.The invention solves this problem by the means of claim 1.

Der erfindungsgemäße Wirbelkammerabscheider ist ungesteuert, das heißt frei von Elementen zur gesteuerten Veränderung des Durchflusses, insbesondere frei von entsprechenden Schaltelementen oder Ventilen. Insbesondere weist die Wirbelkammer einen offenen Gaseinlass und eine offene Gasauslassöffnung auf. Aufgrund des freien und unbeschränkten Durchflusses weist der erfindungsgemäße Wirbelkammerabscheider bei niedrigen Volumenströmen nur geringe Druckverluste auf und sorgt für eine effektive Abscheidung insbesondere in einem Bereich, wo die Federzunge des Federzungenabscheiders noch nicht öffnet.The Wirbelkammerabscheider invention is uncontrolled, that is free of elements for the controlled change of the flow, in particular free of corresponding switching elements or valves. In particular, the vortex chamber has an open gas inlet and an open gas outlet opening. Due to the free and unlimited flow, the Wirbelkammerabscheider invention has low pressure losses at low flow rates and ensures effective separation, especially in an area where the spring tongue of the Federzungenabscheiders not yet open.

Der erfindungsgemäß parallel geschaltete Ölabscheider mit einlassseitiger Federzunge und nachgeordneter Prallwand weist bei höheren Volumenströmen, wenn die Federzunge aufgrund des erhöhten Gasdrucks gegen die Federvorspannung einen Öffnungsspalt für die Blow-By-Gase selbsttätig freigibt, eine über einen großen Volumenstrombereich näherungsweise lineare oder zumindest nicht-exponentiell zunehmende Durchlasscharakteristik auf. Dies beruht darauf, dass in dem erfindungsgemäßen Federzungenabscheider keine schraubenförmig rotierenden Gaswirbel erzeugt werden, die eine überproportionale oder sogar exponentielle Zunahme des Druckverlustes bei hohen Volumenströmen verursachen. Aufgrund der nicht-exponentiellen Durchlasscharakteristik übernimmt bei steigendem Volumenstrom der Federzungenabscheider die Hauptlast der Abscheidung selbsttätig. Die Federzunge wird dabei direkt durch den an der Federzunge anliegenden Blow-by-Gasdruck betätigt und öffnet bzw. schließt daher selbsttätig. Ein zusätzliches Steuerelement ist nicht erforderlich.The inventively parallel oil separator with inlet side spring tongue and downstream baffle has at higher flow rates, when the spring tongue automatically releases an opening gap for the blow-by gases due to the increased gas pressure against the spring bias, over a large volume flow range approximately linear or at least non-exponential increasing transmission characteristic. This is due to the fact that in the spring tongue separator according to the invention no helically rotating gas vortexes are generated which cause a disproportionate or even exponential increase in the pressure loss at high volume flows. Due to the non-exponential transmission characteristic, the main load of the separation automatically takes over when the volume flow of the flexible tongue separator increases. The spring tongue is thereby directly by the on Spring tongue applied blow-by gas pressure actuated and therefore opens or closes automatically. An additional control is not required.

Mach dem zuvor gesagten ist für die Erfindung die Parallelschaltung eines Wirbelkammerabscheiders mit bei niedrigen Volumenströmen geringem, aber im Wesentlichen exponentiell zunehmendem Druckverlust und eines Federzungenabscheiders mit nachgeordneter Prallwand, der einen bei höheren Durchflussraten nicht-exponentiell zunehmenden Druckverlust aufweist, charakteristisch, wobei auf zusätzliche Steuerelemente aufgrund der frei durchströmten Wirbelkammer und der selbsttätig nur aufgrund des anliegenden Blow-by-Gasdrucks schaltenden Federzunge ganz verzichtet werden kann.Making the aforementioned is for the invention, the parallel connection of a Wirbelkammerabscheiders with low flow rates low, but essentially exponentially increasing pressure loss and a Federzungenabscheiders with downstream baffle having a non-exponentially at higher flow rates pressure loss is characteristic, based on additional controls due the free-flowing vortex chamber and the automatically switching only due to the applied blow-by gas pressure spring tongue can be completely dispensed with.

Bei dem erfindungsgemäßen Federzungenabscheider ist die Anordnung des Federzungen-Ventils an der Gaseinlassöffnung wesentlich, weil die Querschnittsverengung im Spalt des Federzungenventils zu einer erhebliche Beschleunigung des durchströmenden Blow-by-Gases führt, die eine effektive Abscheidung von Ölpartikeln an der dahinter angeordneten Prallwand ermöglicht.In the Federzungenabscheider invention, the arrangement of the spring-tongue valve at the gas inlet opening is essential because the cross-sectional constriction in the gap of the flexible tongue valve leads to a significant acceleration of the flowing blow-by gas, which allows effective separation of oil particles on the baffle behind it.

Der erfindungsgemäße Federzungen-Ölabscheider ist in einer bevorzugten Ausführungsform gemäß dem deutschen Patent DE 103 20 215 B4 ausgeführt, dessen Inhalt insoweit in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.The spring tongues oil separator according to the invention is in a preferred embodiment according to the German patent DE 103 20 215 B4 executed, the contents of which is included in the present application in this respect.

Der erfindungsgemäße Wirbelkammerabscheider kann gemäß der deutschen Patentanmeldung DE 10 2007 046 235 A1 ausgeführt sein, deren Offenbarungsgehalt hiermit in vollem Umfang in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird. Dementsprechend ist die Gasauslassöffnung vorzugsweise im Bereich des auslaufseitigen Endes der Wirbelkammer angeordnet, wobei in der Wirbelkammer bedingt durch tangentialen Gaseinlass ein rotierender, schraubenförmiger Gaswirbel induziert wird, der sich von dem Gaseinlass bis zu dem auslaufseitigen Ende erstreckt. Zu diesem Zweck ist die Wirbelkammer zweckmäßigerweise im Wesentlichen zylindrisch geformt, wobei dieser Begriff eine im Querschnitt abgerundete, beispielsweise ovale oder runde Form bedeutet und einen sich über die Länge der Wirbelkammer ändernden Querschnitt umfasst.The Wirbelkammerabscheider invention can according to the German patent application DE 10 2007 046 235 A1 be executed, the disclosure of which is hereby incorporated in full in the present application. Accordingly, the gas outlet opening is preferably arranged in the region of the outlet end of the vortex chamber, wherein in the vortex chamber is induced by tangential gas inlet, a rotating, helical gas vortex extending from the gas inlet to the outlet end. For this purpose, the vortex chamber is expediently substantially cylindrical in shape, this term meaning a cross-sectionally rounded, for example oval or round, shape and comprising a cross-section changing over the length of the vortex chamber.

Die Erfindung umfasst jedoch auch einen Wirbelkammerabscheider mit schrauben- bzw. wendelförmige Einrichtungen wie beispielsweise Wendelflächen oder -kanälen, oder in Form eines herkömmlichen Zyklonabscheiders mit Tauchrohr.However, the invention also includes a Wirbelkammerabscheider with helical or helical means such as helical surfaces or channels, or in the form of a conventional cyclone with dip tube.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die erfindungsgemäße Ölabscheideranordnung in eine Zylinderkopfhaube integriert. Die Erfindung ist jedoch darauf nicht beschränkt. Ein oder mehrere Ölabscheider der Ölabscheideranordnung können auch außerhalb des Motorblocks angeordnet sein.In a preferred embodiment of the invention, the oil separator assembly according to the invention is integrated in a cylinder head cover. However, the invention is not limited thereto. One or more oil separators of the oil separator arrangement can also be arranged outside the engine block.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand vorteilhafter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigt:The invention will be explained below with reference to advantageous embodiments with reference to the accompanying drawings. It shows:

1: eine schematische Querschnittsansicht eines Verbrennungsmotors; 1 a schematic cross-sectional view of an internal combustion engine;

2: einen Schnitt durch den Wirbelkammer-Ölabscheider aus 1; 2 : a section through the vortex chamber oil separator 1 ;

3: einen Querschnitt durch den Wirbelkammer-Ölabscheider aus 1 im Bereich des Gaseinlasses; 3 : a cross section through the vortex chamber oil separator 1 in the area of the gas inlet;

4: einen Querschnitt durch den Wirbelkammer-Ölabscheider aus 1 im Bereich des Diffusors; 4 : a cross section through the vortex chamber oil separator 1 in the area of the diffuser;

5: einen Längsschnitt durch den Ölabscheider mit einlassseitiger Federzunge aus 1; und 5 : a longitudinal section through the oil separator with inlet side spring tongue 1 ; and

6: einen Längsschnitt durch einen Ölabscheider mit einlassseitiger Federzunge in einer weiteren Ausführungsform. 6 a longitudinal section through an oil separator with inlet side spring tongue in a further embodiment.

Der in 1 gezeigte Verbrennungsmotor umfasst Zylinderkopfhaube 10, Zylinderkopf 35, Kurbelgehäuse 36 und Ölwanne 37. Die insbesondere aus Kunststoff gefertigte Zylinderkopfhaube 10 umfasst einen Gaseintrittsbereich 38 für ölbeladenes Blow-by-Gas 17, einen von dem eingeleiteten Blow-by-Gas 17 durchströmten Ölabscheider 11 mit einer Wirbelkammer 13, die zur Ausbildung eines Gaswirbels 20 eingerichtet ist, einen zu dem Wirbelkammerabscheider 11 parallel geschalteten Ölabscheider 42 mit einer Federzunge 41, einen an die Ölabscheider 11, 42 anschließenden Reinraum 39 mit Ölablauf 24, ein Druckregelventil 34 und einen Gasaustrittsbereich 40. Das Blow-by-Gas wird über nicht gezeigte, beispielsweise in dem Motorgehäuse vorgesehene Kanäle von dem Kurbelwellengehäuse 36 in die Zylinderkopfhaube 10 geleitet.The in 1 shown internal combustion engine comprises cylinder head cover 10 , Cylinder head 35 , Crankcase 36 and oil pan 37 , The cylinder head cover made in particular of plastic 10 includes a gas inlet area 38 for oil-laden blow-by gas 17 , one of the introduced blow-by gas 17 flowed through oil separator 11 with a vortex chamber 13 leading to the formation of a gas vortex 20 is set, one to the Wirbelkammerabscheider 11 parallel oil separator 42 with a spring tongue 41 , one to the oil separator 11 . 42 subsequent clean room 39 with oil drain 24 , a pressure control valve 34 and a gas exit area 40 , The blow-by gas is not shown, for example, provided in the engine housing channels of the crankcase 36 in the cylinder head cover 10 directed.

Die 2 bis 4 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform des Wirbelkammer-Ölabscheiders 11 aus 1. Wie in 2 dargestellt wird die Kammer 13 von einer im Wesentlichen rohrförmigen Umfangs- bzw. Mantelwand 14 gebildet. In der Mantelwand 14 ist eine Gaseinlassöffnung 12 vorgesehen. Um die Gaseinlassöffnung 12 ist ein rohrförmiger Gaseinlass 18 vorgesehen, der zu der Wirbelkammer 13 tangential angeordnet ist. Der rohrförmige Gaseinlass 18 erzeugt eine tangential gerichtete Strömung des durch die Gaseinlassöffnung 12 in die Kammer 13 eintretenden Blow-by-Gases. Die durch die Gaseinlassöffnung 12 eintretende Gasströmung wird an der Kammerwand 14 entlang geführt. Aufgrund der Strömungskomponente in der Längsrichtung 21 entsteht in der Kammer 13 ein schraubenförmig um die Längsachse rotierender Gaswirbel 20, ohne dass zusätzliche Leiteinrichtungen wie beispielsweise Leitbleche oder dergleichen erforderlich sind. Schraubenförmig bedeutet, dass der Gaswirbel in einem mittleren Lastbereich des Motors mindestens eine vollständige Umdrehung, vorzugsweise mindestens zwei vollständige Umdrehungen ausbildet. Der rotierende Gaswirbel 20 breitet sich insgesamt in einer Längsrichtung 21 der rohrförmigen Kammer 13 aus. Die Längsrichtung 21 verläuft entlang der Mittelachse der Kammer 13 und kann daher abschnittsweise zusammengesetzt sein, wie beispielsweise aus 2 ersichtlich ist.The 2 to 4 show a preferred embodiment of the swirl chamber oil separator 11 out 1 , As in 2 the chamber is shown 13 from a substantially tubular peripheral wall 14 educated. In the mantle wall 14 is a gas inlet opening 12 intended. Around the gas inlet opening 12 is a tubular gas inlet 18 provided to the vortex chamber 13 is arranged tangentially. The tubular gas inlet 18 creates a tangentially directed flow through the gas inlet port 12 in the chamber 13 entering blow-by gas. By the gas inlet opening 12 entering gas flow is at the chamber wall 14 guided along. Due to the flow component in the longitudinal direction 21 arises in the chamber 13 a helical gas vortex rotating about the longitudinal axis 20 without requiring additional guide means such as baffles or the like. Helical means that the gas vortex forms at least one complete revolution, preferably at least two complete revolutions, in a medium load range of the engine. The rotating gas vortex 20 Total spreads in a longitudinal direction 21 the tubular chamber 13 out. The longitudinal direction 21 runs along the central axis of the chamber 13 and may therefore be composed in sections, such as from 2 is apparent.

Die in dem Gaswirbel 20 auf die Ölpartikel wirkenden Fliehkräfte bewirken eine Abscheidung der Ölpartikel durch Kontakt mit der Umfangswand 14 und Koaleszenz der sich im äußeren Bereich der Kammer 13 anreichernden Ölpartikel zu Öltröpfchen. Das abgeschiedene Öl läuft entlang der Umfangswand 14 der Kammer 13 ab und wird mittels eines Rücklaufs 24 in den Motorölkreislauf zurückgeführt. Um die Schwerkraftableitung des Öls ohne Toträume sicherzustellen, weist der Boden der Kammer 13 in der Betriebslage vorzugsweise ein stetiges Gefälle bis zu der Ölableitung 24 auf. Durch eine beispielsweise in 1 dargestellte Rücklaufsperre 41 wird der Eintritt von Blow-by-Gas in den Reinraum 26 durch die Ölablaufleitung 24 in umgekehrter Richtung verhindert.The in the gas vortex 20 Centrifugal forces acting on the oil particles cause separation of the oil particles by contact with the peripheral wall 14 and coalescence in the outer area of the chamber 13 accumulating oil particles to oil droplets. The separated oil runs along the peripheral wall 14 the chamber 13 and off by means of a return 24 returned to the engine oil circuit. To ensure the gravity drainage of the oil without dead spaces, the bottom of the chamber points 13 in the operating position preferably a steady gradient up to the oil discharge 24 on. By an example in 1 illustrated backstop 41 will be the entry of blow-by gas into the clean room 26 through the oil drain line 24 prevented in the reverse direction.

Die Charakteristik des Wirkungsgrades bzw. des Druckverlustes des Wirbelkammerabscheiders 11 in Abhängigkeit vom Volumenstrom entspricht näherungsweise der Charakteristik eines Zyklons mit Tauchrohr.The characteristic of the efficiency or the pressure loss of the cyclone separator 11 Depending on the volume flow corresponds approximately to the characteristics of a cyclone with dip tube.

Nach dem Durchlaufen der Kammer 13 läuft der schraubenförmige Gaswirbel 20 an dem auslaufseitigen Ende 22 der Kammer 13 aus, d. h. er geht in eine nicht-rotierende Strömung über, und tritt aus der Kammer 13 durch die an dem auslaufseitigen Ende 22 der Kammer 13 angeordnete Gasauslassöffnung 25 aus. Das gereinigte Blow-by-Gas 23 wird dann durch einen Reinraum 39 beispielsweise zu dem Druckregelventil 34 geleitet (siehe 1).After passing through the chamber 13 runs the helical gas vortex 20 at the outlet end 22 the chamber 13 ie, it goes into a non-rotating flow and exits the chamber 13 through at the outlet end 22 the chamber 13 arranged gas outlet 25 out. The cleaned blow-by gas 23 is then through a clean room 39 for example, to the pressure control valve 34 directed (see 1 ).

Aufgrund des Austretens der Gasströmung aus der Wirbelkammer 13 an dem auslaufseitigen Ende 22 ergibt sich eine offene Bauweise der Kammer 13. Insbesondere kann ein in der Herstellung des Ölabscheiders 11 verwendetes Spritzwerkzeug durch die Gasauslassöffnung 25 in die Kammer 13 eingreifen. Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, wenn, wie in 2, der Querschnitt der Kammer 13 zwischen dem einlassnahen Ende 19 und dem auslaufseitigen Ende 22 keine Verjüngung aufweist, sowie dass die Fläche des Gasauslassöffnung 25 vorzugsweise größer oder gleich der maximalen Querschnittsfläche der Kammer 13 ist.Due to leakage of gas flow from the vortex chamber 13 at the outlet end 22 results in an open design of the chamber 13 , In particular, one in the production of the oil separator 11 used injection tool through the gas outlet opening 25 in the chamber 13 intervention. For this purpose, it is advantageous if, as in 2 , the cross section of the chamber 13 between the inlet end 19 and the outlet end 22 has no rejuvenation, as well as that the area of the gas outlet opening 25 preferably greater than or equal to the maximum cross-sectional area of the chamber 13 is.

Die offene Bauweise der Wirbelkammer 13 ermöglicht es, dass das abgeschiedene Öl 27 durch die einen großen Querschnitt aufweisende Gasauslassöffnung 25 aus der Wirbelkammer 13 abfließt (siehe 2). Dadurch kann eine Ölableitung mit geringem Querschnitt, die ein ungünstiges Einfrierverhalten zeigt, vermieden werden. Anders ausgedrückt mündet die Ölableitung 24 vorzugsweise in den Reinraum 39 und nicht in die Wirbelkammer 13.The open design of the vortex chamber 13 it allows the separated oil 27 through the gas outlet opening having a large cross-section 25 from the vortex chamber 13 drains off (see 2 ). As a result, an oil drainage with a small cross-section, which shows an unfavorable freezing behavior, can be avoided. In other words, the oil discharge ends 24 preferably in the clean room 39 and not in the vortex chamber 13 ,

Wie aus den 1 und 2 ersichtlich ist, findet an dem auslaufseitigen Ende 22 der erfindungsgemäßen Wirbelkammer 13, im Unterschied zu einem Zyklon mit Tauchrohr, keine Strömungsumkehr des Gases in die Gegenrichtung statt.Like from the 1 and 2 it can be seen located at the outlet end 22 the vortex chamber according to the invention 13 , unlike a cyclone with dip tube, no flow reversal of the gas takes place in the opposite direction.

Die Kammer 13 umfasst, wie in 2 gezeigt, insbesondere in ihrem einlassseitigen Bereich vorzugsweise einen im wesentlichen zylindrischen Abschnitt 15 auf, damit sich zunächst ein stabiler Gaswirbel 20 ausbilden kann, mit einer bevorzugten axialen Länge von mindestens dem 0,5-fachen Durchmesser, weiter vorzugsweise im Bereich des 0,5- bis 5-fachen, weiter vorzugsweise 1- bis 3-fachen Durchmessers. Im Wesentlichen zylindrisch umfasst dabei eine Konizität von einigen Grad, d. h. bis zu 10°, aufgrund einer herstellungsbedingten Auszugsschräge.The chamber 13 includes, as in 2 shown, in particular in its inlet-side region, preferably a substantially cylindrical portion 15 on, so that initially a stable gas vortex 20 can form, with a preferred axial length of at least 0.5 times the diameter, more preferably in the range of 0.5 to 5 times, more preferably 1 to 3 times the diameter. Essentially cylindrical comprises a conicity of a few degrees, ie up to 10 °, due to a production-related draft angle.

Die Kammer 13 umfasst, wie in den 2 und 4 gezeigt, insbesondere mindestens in ihrem auslassseitigen Bereich, vorzugsweise einen sich in der Längsrichtung 21 erweiternden Abschnitt 16 zur Bildung eines Diffusors, in dem sich die Rotationsgeschwindigkeit des Gases verringert und dadurch die Wahrscheinlichkeit reduziert wird, dass die ablaufende Flüssigkeit durch den auslaufenden Gaswirbel wieder mitgerissen wird. Gleichzeitig wird der Druckverlust über den Abscheider 11 verringert. Im Hinblick auf die gewünschte Wirkung beträgt die Konizität des Diffusors 16 vorzugsweise mindestens 10°, weiter vorzugsweise mindestens 20°, noch weiter vorzugsweise mindestens 30°.The chamber 13 includes, as in the 2 and 4 shown, in particular at least in its outlet-side region, preferably in the longitudinal direction 21 expanding section 16 to form a diffuser in which the speed of rotation of the gas is reduced, thereby reducing the likelihood that the effluent will be entrained again by the expiring gas vortex. At the same time, the pressure loss through the separator 11 reduced. In terms of the desired effect is the conicity of the diffuser 16 preferably at least 10 °, more preferably at least 20 °, even more preferably at least 30 °.

Bei der in den 2 und 4 gezeigten, im Querschnitt ovalen Formung des Diffusors 16 löst sich der Gaswirbel 20 zunächst von der unteren Berandung der Kammer 13, so dass die ablaufende Flüssigkeit 27 dort einen erheblich verringerten Gaskontakt aufweist und somit nicht wieder durch den Gasstrom mitgerissen werden kann. Es ist zu diesem Zweck vorteilhaft, wenn sich die Kammer 13 im unteren Bereich stärker als im oberen Bereich erweitert, insbesondere indem sich die Kammer 13 lediglich nach unten, nicht jedoch im oberen Bereich, erweitert, wie dies beispielsweise in den 2 und 4 der Fall ist.In the in the 2 and 4 shown, in cross-section oval shape of the diffuser 16 the gas vortex dissolves 20 first of the lower boundary of the chamber 13 so that the draining liquid 27 There has a significantly reduced gas contact and thus can not be entrained by the gas flow again. It is advantageous for this purpose when the chamber 13 extended in the lower area stronger than the upper area, in particular by the chamber 13 only downwards, but not in the upper part, extended, as for example in the 2 and 4 the case is.

In der bevorzugten Ausführungsform gemäß 3, 4 weist die Wirbelkammer 13 zwei vorzugsweise parallel angeordnete, sich tangential berührende Teilkammern 13a, 13b mit einem gemeinsam genutzten Gaseinlass 18 zur Ausbildung zweier gegenläufig rotierender, parallel angeordneter Gaswirbel 20a, 20b auf; es handelt sich somit um eine Doppelkammer. Der Gaseinlass 18 erfolgt vorzugsweise tangential in den Bereich der tangentialen Berührung der beiden Teilkammern 13a, 13b und ist vorzugsweise auf die Mitte eines Stegs 33 gerichtet, der als Strömungsteiler dient. Die Teilkammern 13a, 13b liegen vorzugsweise (spiegel-)symmetrisch zu dem Gaseinlass 18. Die Umfangswand 14 der Kammer 13 ist daher vorzugsweise omega- bzw. ω-förmig ausgebildet, wie in 3 gezeigt. Im Vergleich zu einem Abscheider mit nur einem Gaswirbel kann bei verhältnismäßig geringfügig größerem Bauraum die Durchflussmenge des Abscheiders im Wesentlichen verdoppelt werden.In the preferred embodiment according to 3 . 4 has the vortex chamber 13 two preferably parallel arranged, tangentially touching partial chambers 13a . 13b with a shared gas inlet 18 for the formation of two counter-rotating, parallel gas vortices 20a . 20b on; it is thus a double chamber. The gas inlet 18 is preferably tangential in the region of the tangential contact of the two sub-chambers 13a . 13b and is preferably at the center of a ridge 33 directed, which serves as a flow divider. The sub-chambers 13a . 13b are preferably (mirror) symmetrical to the gas inlet 18 , The peripheral wall 14 the chamber 13 is therefore preferably omega-or ω-shaped, as in 3 shown. Compared to a separator with only one gas vortex, the flow rate of the separator can be substantially doubled with a relatively small amount of space.

Die Erfindung ist aber nicht auf eine bestimmte Anzahl von Gaswirbeln beschränkt. Umfasst sind insbesondere auch Ausführungsformen mit einem Gaswirbel, wie in der Anmeldung DE 10 2007 046 235 A1 beschrieben. Auch Ausführungsformen mit mehr als zwei parallelen Gaswirbeln sind denkbar.The invention is not limited to a specific number of gas vortices. Also included are embodiments with a gas vortex, as in the application DE 10 2007 046 235 A1 described. Embodiments with more than two parallel gas vortices are also conceivable.

Um den Gaskontakt zu dem ablaufenden Öl 27 möglichst frühzeitig zu unterbinden, kann, wie in der Anmeldung DE 10 2007 046 235 A1 beschrieben, im unteren Teil der Wirbelkammer 13 bzw. des Diffusors 16 eine Ablaufnut bzw. im Falle mehrerer Teilkammern 13a, 13b eine oder mehrere Ablaufnuten in der Umfangswand 14 vorgesehen sein, die unterhalb des durch die Umfangswand 14 definierten Umfangs angeordnet sind.To the gas contact to the draining oil 27 as early as possible, as in the application DE 10 2007 046 235 A1 described, in the lower part of the vortex chamber 13 or of the diffuser 16 a drain groove or in the case of several sub-chambers 13a . 13b one or more drain grooves in the peripheral wall 14 be provided below the through the peripheral wall 14 defined extent are arranged.

Die Formung der Wirbelkammer 13 in Längsrichtung ist vielfältig variierbar, wie in der Anmeldung DE 10 2007 046 235 A1 beschrieben. Im Beispiel der 1 erweitert sich die gesamte Wirbelkammer 13 gleichmäßig. Es kann auch im Boden der Wirbelkammer 13 eine Ölablauföffnung zu einem Ölablaufkanal vorhanden sein, wobei insbesondere eine Trennung von Gaswirbel 20 und ablaufendem Öl 27 mittels einer Trennwand erfolgt. Dadurch wird ein Wiederaufnehmen von abgeschiedenem Öl 27 durch den Gaswirbel 20 wirksam unterbunden.The formation of the vortex chamber 13 in the longitudinal direction can be varied in many ways, as in the application DE 10 2007 046 235 A1 described. In the example of 1 the entire vortex chamber expands 13 evenly. It can also be in the bottom of the vortex chamber 13 an oil drain opening may be present to an oil drain channel, in particular a separation of gas vortex 20 and running oil 27 done by means of a partition. This will cause a resumption of separated oil 27 through the gas vortex 20 effectively prevented.

In der in 1 gezeigten Zylinderkopfhaube 10 ist parallel zu dem Wirbelkammer-Ölabscheider 11 mindestens ein weiterer Ölabscheider 42 parallel geschaltet, der eine Abscheidekammer 43 mit einer eingangsseitigen, mit Blow-by-Gas beaufschlagten Federzunge 41 aufweist. Der Federzungen-Ölabscheider 42 ist im Detail in 5 gezeigt. Die Federzunge 41 ist dem Ölabscheider 42 zugeordnet und im Wesentlichen in der Abscheidekammer 43 angeordnet, und öffnet nach innen. Die Federzunge 41 ist an einem Ende in einer Spanneinrichtung 45 freikragend eingespannt. Das andere Ende der Federzunge 41 deckt in der Ruhestellung die Gaseinlassöffnung 46 des Ölabscheiders 42, die beispielsweise kreisrund sein kann, ab. Das freie Ende der Federzunge 41 ist mit dem ölbeladenen Blow-by-Gas 17 beaufschlagt. Aufgrund der Druckbeaufschlagung gibt die Federzunge 41 einen Spalt 47 frei, durch den das Blow-by-Gas mit hoher Geschwindigkeit in die nachgeordnete Abscheidekammer 43 einströmt.In the in 1 shown cylinder head cover 10 is parallel to the swirl chamber oil separator 11 at least one other oil separator 42 connected in parallel, the one deposition chamber 43 with an input side, acted upon by blow-by gas spring tongue 41 having. The spring tongue oil separator 42 is in detail in 5 shown. The spring tongue 41 is the oil separator 42 assigned and essentially in the deposition chamber 43 arranged, and opens inwards. The spring tongue 41 is at one end in a tensioning device 45 clamped free-standing. The other end of the spring tongue 41 covers the gas inlet opening at rest 46 of the oil separator 42 , which may be circular, for example, from. The free end of the spring tongue 41 is with the oil-laden blow-by gas 17 applied. Due to the pressurization gives the spring tongue 41 a gap 47 free, through which the blow-by gas at high speed in the downstream deposition chamber 43 flows.

In der Abscheidekammer 43 ist eine Prallwand 48 vorgesehen, die zweckmäßigerweise eine überwiegend senkrechte Komponente in Bezug auf die Federzunge 41 in Ruhestellung aufweist und vorzugsweise etwa senkrecht zu der Federzunge 41 in Ruhestellung orientiert ist. Etwa senkrecht bedeutet unter einem Winkel im Bereich von 70° bis 110°, vorzugsweise im Bereich von 80° bis 100°. Der durch den Spalt 47 eintretende Gasstrom läuft somit etwa senkrecht auf die Prallwand 48 zu und wird entlang der Prallwand 48 umgelenkt. Aufgrund der Trägheit der Öl- und Schmutzteilchen in dem Blow-by-Gas werden diese an der Prallwand 48 abgeschieden. Um eine möglichst hohe Abscheidewirkung zu erhalten, wird die Gasströmung durch eine nachgeordnete Auslasskammer 44 so abgeführt, dass an der Prallwand eine Umlenkung des Gasstroms in Gegenrichtung zu der Strömungsrichtung durch den Spalt 47 in die Abscheidekammer 43 erfolgt. Die Umlenkung der Gasströmung beträgt vorzugsweise mehr als 120° und weiter vorzugsweise mehr als 150° bis zu etwa 180°, wie aus 5 ersichtlich ist.In the deposition chamber 43 is a baffle 48 provided, which expediently a predominantly vertical component with respect to the spring tongue 41 in the rest position and preferably approximately perpendicular to the spring tongue 41 is oriented in rest position. Approximately perpendicular means at an angle in the range of 70 ° to 110 °, preferably in the range of 80 ° to 100 °. The one through the gap 47 entering gas stream thus runs approximately perpendicular to the baffle wall 48 too and gets along the baffle wall 48 diverted. Due to the inertia of the oil and dirt particles in the blow-by gas they are on the baffle 48 deposited. In order to obtain the highest possible separation efficiency, the gas flow through a downstream outlet chamber 44 so dissipated that at the baffle a deflection of the gas flow in the opposite direction to the flow direction through the gap 47 into the deposition chamber 43 he follows. The deflection of the gas flow is preferably more than 120 ° and more preferably more than 150 ° to about 180 °, as seen from 5 is apparent.

Je größer die Gasdruckbeaufschlagung der Federzunge 41 ist, umso größer ist im üblichen Arbeitsbereich der von der Federzunge 41 freigegebene Spalt 47 für das Blow-by-Gas. Aufgrund dieses adaptiven Verhaltens weist der Federzungen-Ölabscheider 42 über einen großen Volumenstrombereich, insbesondere auch bei vergleichsweise hohen Volumenströmen bis 200 l/min, eine näherungsweise lineare Durchfluss- bzw. Druckverlustcharakteristik auf. Der Ölabscheider 42 mit eingangsseitiger Federzunge 41 sorgt daher auch bei hohen Volumenströmen, bei denen der Druckverlust in dem Wirbelkammerabscheider 11 überproportional bzw. exponentiell zunimmt, für einen reduzierten Druckverlust bei einem hohen Abscheidungsgrad.The greater the gas pressure of the spring tongue 41 is, the larger is in the usual workspace of the spring tongue 41 released gap 47 for the blow-by gas. Due to this adaptive behavior, the spring tongues oil separator 42 over a large volume flow range, in particular even at comparatively high volume flows up to 200 l / min, an approximately linear flow or pressure drop characteristic. The oil separator 42 with input-side spring tongue 41 therefore ensures even at high flow rates, in which the pressure drop in the Wirbelkammerabscheider 11 disproportionately or exponentially increases, for a reduced pressure loss at a high degree of separation.

Das an der Prallwand 48 abgeschiedene Öl läuft am Boden 49 der Abscheidekammer 43 und der nachgeordneten Auslasskammer 44 ab und wird mittels des Rücklaufs 24 in den Motorölkreislauf zurückgeführt. Um die Schwerkraftableitung des Öls ohne Toträume sicherzustellen, weist der Boden der Kammern 43, 44 in der Betriebslage vorzugsweise ein stetiges Gefälle bis zu der Ölableitung 24 auf.That at the baffle 48 separated oil runs on the ground 49 the deposition chamber 43 and the downstream outlet chamber 44 off and is by means of the return 24 returned to the engine oil circuit. To ensure the gravity drainage of the oil without dead spaces, points the bottom of the chambers 43 . 44 in the operating position preferably a steady gradient up to the oil discharge 24 on.

Die nachgeordnete Auslasskammer 44 erweitert sich vorzugsweise in der Längsrichtung zur Bildung eines Diffusors, in dem sich die Strömungsgeschwindigkeit des Gases verringert und dadurch die Wahrscheinlichkeit reduziert wird, dass die ablaufende Flüssigkeit durch die auslaufende Gasströmung wieder mitgerissen wird. Gleichzeitig wird der Druckverlust über den Abscheider 42 verringert. Im Hinblick auf die gewünschte Wirkung beträgt die Konizität des Diffusors 44 vorzugsweise mindestens 10°, weiter vorzugsweise mindestens 20°, noch weiter vorzugsweise mindestens 30°.The downstream outlet chamber 44 extends preferably in the longitudinal direction to form a diffuser, in which the flow rate of the gas is reduced, thereby reducing the likelihood that the effluent liquid is entrained by the outflowing gas flow again. At the same time, the pressure loss through the separator 42 reduced. In terms of the desired effect is the conicity of the diffuser 44 preferably at least 10 °, more preferably at least 20 °, even more preferably at least 30 °.

Die Ausführungsform gemäß 6 betrifft eine vertikale Anordnung des Federzungen-Abscheiders 42 im Gegensatz zu der – im Hinblick auf eine reduzierte Bauhöhe bevorzugte – im Wesentlichen horizontalen Einbaulage gemäß den 1 bis 5. Da in der vertikalen Anordnung anfallende Emulsion besser abfließen kann, ist diese im Hinblick auf das Einfrierverhalten bevorzugt. Je nach Anwendung sind auch Abscheider mit geneigter Einbaulage des Abscheiders 42 möglich.The embodiment according to 6 relates to a vertical arrangement of the spring tongue separator 42 in contrast to the - in terms of a reduced overall height preferred - substantially horizontal mounting position according to the 1 to 5 , Since the resulting emulsion in the vertical arrangement can flow better, this is preferred in terms of freezing behavior. Depending on the application, there are also separators with an inclined mounting position of the separator 42 possible.

Wie in der Anmeldung DE 10 2007 046 235 A1 beschrieben ist auch eine vertikale oder geneigte Anordnung der Wirbelkammer 13 möglich.As in the application DE 10 2007 046 235 A1 also described is a vertical or inclined arrangement of the vortex chamber 13 possible.

Die Erfindung ist nicht auf zwei parallel geschaltete Ölabscheider beschränkt. Es können weitere parallel und/oder in Reihe geschaltete Abscheider vorgesehen sein, wobei es sich um Wirbelkammer- und/oder Federzungen-Ölabscheider handeln kann. Dabei ist der Begriff Federzungen-Ölabscheider nicht auf Ölabscheider mit einlassseitiger Federzunge beschränkt. Es können beispielsweise auch ein oder mehrere zusätzliche Wirbelkammerabscheider mit auslaufseitigem Federzungenventil vorgesehen sein. Eine Zylinderkopfhaube in einer nicht gezeigten Ausführungsform umfasst einen im Querschnitt omega- bzw. ω-förmigen Ölabscheider, wie zuvor beschrieben, und zwei oder mehrere dazu parallel geschaltete Ölabscheider mit jeweils einer einlassseitigen Federzunge. Bei einer Mehrzahl von Federzungen-Ölabscheidern ist vorzugsweise jedem Federzungen-Ölabscheider eine eigene Federzunge zugeordnet.The invention is not limited to two parallel oil separators. It can be provided in parallel and / or in series separators, which may be vortex chamber and / or spring tongues oil separator. The term spring tongues oil separator is not limited to oil separator with inlet side spring tongue. For example, one or more additional Wirbelkammerabscheider be provided with outlet side spring tongue valve. A cylinder head cover in an embodiment not shown comprises an omega-shaped or omega-shaped oil separator, as described above, and two or more oil separators connected in parallel thereto, each having an inlet-side spring tongue. In the case of a plurality of spring-tongue oil separators, each spring-tongue oil separator is preferably assigned its own spring tongue.

Claims

An oil separator assembly for an internal combustion engine, comprising an uncontrolled swirl chamber oil separator ( 11 ) in a longitudinal direction ( 21 ) extending vortex chamber ( 13 ) extending in the longitudinal direction ( 21 ) extending wall, one to the wall ( 14 ) tangentially arranged gas inlet ( 18 ) for the tangential blowing of blow-by gas into the vortex chamber ( 13 ), so that in the vortex chamber ( 13 ) at least one along the wall ( 14 ) in the longitudinal direction ( 21 ) helically rotating gas vortex flow ( 20 ) is generated, and a gas outlet ( 25 ), wherein to the swirl chamber oil separator ( 11 ) at least one further oil separator ( 42 ) with a deposition chamber ( 43 ) is connected in parallel, characterized in that in the deposition chamber ( 43 ) of the further oil separator ( 42 ) an input side, inwardly opening and the adjacent blow-by-gas automatically controlled spring tongue ( 41 ) and in the flow direction behind arranged baffle ( 48 ) are arranged.

Oil separator arrangement according to claim 1, wherein the spring tongue ( 41 ) in the unloaded state, a gas inlet opening ( 46 ) for the deposition chamber ( 43 ) covers.

Oil separator arrangement according to claim 1 or 2, wherein the spring tongue ( 41 ) with an adjacent blow-by gas an opening gap ( 47 ) releases.

Oil separator arrangement according to claim 3, wherein the gap width of the opening gap ( 47 ) of which on the spring tongue ( 41 ) acting blow-by gas pressure depends.

Oil separator arrangement according to one of the preceding claims, wherein the blow-by gas on the baffle ( 48 ) is deflected.

Oil separator arrangement according to one of the preceding claims, wherein the separation chamber ( 43 ) an expanding in the flow direction outlet chamber ( 44 ) is subordinate.

Oil separator arrangement according to one of the preceding claims, wherein the vortex chamber ( 13 ) is round or oval in cross-section.

Oil separator arrangement according to one of the preceding claims, wherein the vortex chamber separator ( 11 ) is free of means for controlled variation of the flow resistance.

Oil separator arrangement according to one of the preceding claims, wherein the gas outlet opening ( 25 ) in the region of an outlet end ( 22 ) of the vortex chamber ( 13 ) is arranged.

Oil separator assembly according to claim 9, wherein the vortex chamber ( 13 ) one to the outlet end ( 22 ) section ( 16 ) having.

Oil separator arrangement according to one of the preceding claims, wherein the vortex chamber ( 13 ) in the area of the gas inlet ( 18 ) has a substantially cylindrical section ( 15 ) having.

Oil separator arrangement according to one of the preceding claims, wherein the vortex chamber ( 13 ) a plurality of subchambers ( 13a . 13b ) for forming a plurality of gas vortices ( 20a . 20b ).

Oil separator arrangement according to one of the preceding claims, wherein the vortex chamber ( 13 ) is formed in a cross section through the gas inlet ω-shaped.

Oil separator arrangement according to one of the preceding claims, wherein in one reason the vortex chamber ( 13 ) is provided a groove for discharging the oil.

Cylinder head cover ( 10 ) for an internal combustion engine with an integrated oil separator assembly according to any one of the preceding claims.